浅谈梯级开发电站的集中控制

崔文利

摘要：随着通信技术和计算机技术的不断发展，实行梯级开发电站的集中控制管理成为国内各流域水电开发公司对水电站进行优化管理的主要方向。采取流域梯级电站的集中管理模式可使该流域的水资源得到充分利用，创造更好的经济效益。文章从梯级开发电站集中控制的意义入手，对梯级开发电站集中控制的条件要求及相关策略进行了论述。

关键词：梯级开发电站；集中控制；通信技术；计算机技术；水资源利用 文献标识码：A

中图分类号：TM622 文章编号：1009-2374（2016）16-0122-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.059

近年来，我国各个流域的梯级电站开发工作不断推进，使得同一流域的各梯级电站在水资源利用方面相互影响、相互制约。在此背景下，如何提高各梯级电站对流域水资源的利用率，保证梯级电站的高效运行，成为了诸多流域水电开发公司管理所面临的主要问题。因此，对梯级开发电站进行集中控制成为流域梯级电站优化管理的主要发展方向。就目前来看，我国各地区的梯级电站采取集中控制管理模式，不仅提高了其流域水资源的利用率，还能有效降低各梯级电站工作人员的工作强度，极大程度上节约了人力资源，进而为流域开发公司创造了更高的经济效益。

1 梯级开发电站集中控制的意义

1.1 梯级开发电站集中控制是一种趋势

（1）从资源利用层面来说，随着水利资源的不断开发，我国各地区建设的电站越来越多，人们对电力的需求也越来越大，而自然中的水资源却是固定不变的，因此这样的现状对各个电站的运行提出更高的要求。对一个流域的梯级开发电站来说，实现各个梯级电站的集中控制是流域水电开发公司的必然选择。集中控制的调度模式能够进一步优化水资源与人力资源的配置，实现水电行业的高效、可持续发展；（2）从技术层面来说，当前我国的自动化管理技术快速发展，这为实现梯级开发电站的集中管理提供了强有力的技术支持，也是流域电力开发公司未来发展的需要。

1.2 梯级开发电站集中控制的现实意义

对梯级开发电站进行集中控制管理，充分考虑了电力产品“产、供、销”环节具有的同时发生和完成的特点。具体来说，集中控制模式为电力开发公司构筑高效管理平台、实现公司未来规划、具体实施方法三方面的高度整合，也是不断强化电力公司产品生产与电力市场有机结合的具体表现形式。

1.3 梯级开发电站集中控制的优势分析

梯级开发电站集中控制可通过整合水流调度、发电调度等各方面因素，使水资源及人力资源得到充分的利用，是一种新型的高效调度方式。集中控制的优势主要表现在如下三个方面：（1）集中控制可使各梯级电站的调度得到进一步优化，有利于充分发挥电站设备、技术、人力、资金等各方面的优势，降低运行成本；（2）集中控制能有效利用梯级电站的机组运行特性、蓄水调节特性，合理调整各个电厂的发电计划，从时间和空间上解决梯级电站水资源分布不均的问题，充分利用各电站的有效库容，实现水资源的充分利用；（3）集中控制能保障各梯级电站发电、灌溉、防洪、航运等功能的稳定运行，为社会带来巨大的经济效益。

2 梯级开发电站集中控制的条件要求

随着水电开发的推进，我国不少流域或河流即将或已经形成流域梯级水电站群，流域梯级水电格局的形成对水电站集中控制提出了新的更高的要求。过去有关水库水电站调度和控制的规程规范或技术标准，很少对流域梯级水电站集中控制调度做出明确规定，难以适应当今流域梯级水电站集中控制的要求。2013年，《中华人民共和国电力行业标准》中规定了流域梯级水电站的集中控制规程，减少了流域梯级水电站集中控制在规划、建设和日常管理过程中存在的盲目性。当前，我国各流域都在不断推进梯级开发电站的集中控制，由于各个流域的梯级电站建设群极的规模和运营管理要求不同，因此各流域水电开发公司应根据自身流域梯级开发电站的实际情况来选择相适应的远程集中控制系统，使用更加先进的通信技术和计算机技术对各梯级电站的运行进行管理，确保梯级电站水轮机的优化组合，进而通过水流调节，实现各个梯级电站的正常生产与运行。

要想实现梯级开发电站的集中控制，应开发一个适合该流域的梯级开发电站集中控制系统，该系统应由远程集控中心计算机监控系统、电能量计量系统、SCADA/EMS系统、工业电视系统等多系统联合组成。通过集中控制系统可实现对各梯级电站的遥控、遥测、遥视、遥调及遥信功能控制；能够直接在远程控制中心通过远程监控的数据反馈来对各梯级电站进行统一的管理和调度；对各级电站的发电负荷进行合理的分配，保证水资源的高效利用，切实达到经济、高效、可持续的运营状态。总之，合理利用集中控制系统可大大降低电站工作人员的劳动强度，并使梯级开发电站的运行更加安全、经济、高效。例如，在2013年，黄河水电公司首批水电站开始实现集中控制的运行管理，在符合梯级开发集中控制的条件下，采用了远方集控控制与现场运行值守维护结合的集控运行管理模式。梯级电站集中控制中心按照集控运行规程、电网调度规程、电站现场运行规程和相关安全生产管理制度的规定，通过遥信、遥测、遥控、遥调、遥视“五遥”功能，实现了对受控水电站发电运行的控制。

3 梯级开发电站的集中控制思路与策略

3.1 梯级开发电站发电机组与泄洪闸门的集中控制

在梯级开发电站的集中控制中，对发电机组与泄洪闸门进行集中控制，可通过这个集中控制系统及时执行上级部门的电力调度调令，控制各发电站的发电机组，对其进行科学合理的调度，在保证高效利用水资源的同时与电力市场有机结合。在洪水时期，集中控制系统能及时掌握上游监控的洪水数据，若发现洪水达到危险水位，闸门控制中心的值班员接受到上级水调部门下达的调令后，可根据相关的规程和流域的实际情况，直接对泄水闸门及其开度进行确定，并通知电站做好相关的应急措施，最后通过闸门控制中心启闭闸门。

3.2 梯级电站的运行优化

对梯级电站的运行进行合理优化是集中控制的主要目的之一，实现这一优化环节主要是通过梯级电站的水、电联合调度，在上游水量的约束条件下，寻找梯级电站联合发电的最优点。结合笔者经验来看，一般的优化措施有：（1）加强上游龙头水库的水文监测，对其水文预报方案及洪水规律进行研究，使其在达到防洪要求的同时保证蓄水量，以提高水资源的利用率，增加梯级发电总量；（2）在非汛期时，合理提高径流式水电站的发电水头，使发电的耗水率降低；（3）根据流域上游水量的综合情况和流域电网电力需求的变化情况等，对各梯级电站的库容进行合理的调节，处理好综合利用、防洪与发电之间的关系；（4）结合电力需求，利用梯级电站之间的径流调节和补偿作用，合理分摊旋转备用费用，减少水量的空耗，以提高水能的利用率；（5）尽量确保发电机组的经济运行，避免机组在振动区运行，按照等微增率的原则调节各梯级电站的机组发电负荷，在减少机组磨损的同时减少机组发电的耗水率。

3.3 梯级水库的集中控制管理

对梯级电站的集中控制管理，是为了使该流域龙头电站的径流调节和各梯级电站之间径流补偿作用得到充分的发挥，进而实现梯级电站联合运行，保证水能被多次高效利用。在上游梯级电站，应利用电站的水情检测系统与当地水文、气象部门对该流域雨水天气的预测，对各梯级电站的出入水量进行平衡计算、分析；要做好龙头电站的水文预报，编制梯级电站的运行计划，以保证集中控制管理的高效可靠。

例如，自2013年黄河水电公司首批水电站开始实现了集中控制的运行管理后，电站的运行值班、经济运行方式和设备管理都产生了根本性的变化。电站管理的重点从发电生产运行向设备维护管理转变，集控中心管理重点则由数据收集、生产值班向控制调整、运行方式安排、经济运行、水库运用建议、电网调度联系、检修计划编制等业务管理转变，有效发挥集中控制的经济运行中心和生产运营智库中心的作用。同时电站集中控制也对电站的设备管理理念和应急管理方式产生了深远的影响，改变电站的规划建设、检修技改和应急处置由现场“有人管理”的运行定位向现场“少人（无人）管理”的运行定位方向发展，彻底改善工人的作业环境和提高电站的生产运营绩效。

3.4 信息处理、汇集、分析中心

梯级电站的集中控制中心是电站各种信息处理、汇集、分析的中枢。通过信息集控中心，可对公司的生产调度、防汛值班、突发事件、安全跟踪事件进行全方位监控，每天通过自动化系统能够采集梯级电站的蓄水、发电及流域的雨水情况；通过计算机记录各梯级电站机组的围护检修、防汛、安全事件等情况，再利用各种软件进行数据分析，然后显示在计算机上，为流域水电开发公司领导和相关部门提供做决策的基础信息。

3.5 调度自动化、通信系统的专业技术管理

梯级电站的集中控制应进行专业的技术管理，才能保证管理工作的高效性，其中主要包括三点：（1）组织相关的专业技术培训和交流，不断提高工作人员的管理能力；（2）在梯级电站的集中控制管理中，实行统一规划，以保证资源的充分利用；（3）对各种设备技术改造、专业技术方案等进行严格审查。例如，在黄河水电公司的水电站采用了自动化与专业技术后，开始以省区为中心将所属水电站、新能源电站全部纳入集中控制运行，正在逐步实现“水电、新能源发电远程集中控制，水光互补，调控一体化”的目标，实现梯级电站水库运用的最大优化，多发电量，降低水耗，实现发电效益最大化。

4 结语

随着科学技术的发展，我国各流域水电开发公司应进一步推进梯级电站的集中控制发展，使梯级电站能够根据不同的电力市场需求来优化水量调度与联合运行，以保证流域水资源的充分利用，进而实现水电开发的利益最大化，进一步促进水电行业的健康发展。

参考文献

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